(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210680231.6 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 厦门大学 地址 361000 福建省厦门市思明南路42 2号 (72)发明人 王磊　刘庆卓　刘川　黄保坤　 黄秋婷　刘国坤　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 专利代理师 李艾华 (51)Int.Cl. G01N 21/33(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种一体式紫外分光 光谱仪及系统 (57)摘要 本发明公开了一种一体式紫外分光光谱仪 及系统， 包括： 光源(1)、 光源准直镜(2)、 第一分 束镜(3)、 参比池(4)、 第一平面反射镜(5)、 第二 平面反射镜(6)、 样品池(7)、 第二分束镜(8)、 狭 缝前聚焦镜(9)、 狭缝(10)、 光谱仪准直镜(11)、 光栅(12)、 光谱仪聚焦镜(13)和CCD相机(14)。 本 发明具有体积小、 便于携带及维修的特点， 可检 测光谱范围200～400nm， 分辨率高， 且无需外加 其他零件即可测量， 测试方便； 特别地， 本发明实 现了利用光学设计的技巧和面阵CCD相机的优 点， 实现了参比光和吸收光同时检测， 测试时间 短， 测试效率高。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115078283 A 2022.09.20 CN 115078283 A 1.一种一体式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 包括： 光源(1)、 光源准直镜(2)、 第一分束 镜(3)、 参比池(4)、 第一平面反射镜(5)、 第二平面反射镜(6)、 样品池(7)、 第二分束镜(8)、 狭缝前聚焦镜(9)、 狭缝(10)、 光谱仪准直镜(11)、 光栅(12)、 光谱仪聚焦镜(13)和CCD相机 (14)； 从光源(1)发出发散光， 经过光源准直镜(2)以后成为平行光， 平行光进入第一分束镜 (3)后进行分光， 其中一束光经第二平 面反射镜(6)反射进入进入样品池(7)成为吸收光， 吸 收光经过第二分束镜(8)透射之后进入狭缝前聚焦镜(9)被聚焦在狭缝(10)中心； 另一束光 进入参比池(4)成为参比光， 参比光经过第一平 面反射镜(5)反射进入第二分束镜(8)， 参比 光和吸收光经过第二分束镜(8)后合束， 经过狭缝前聚焦镜(9)聚焦到狭缝的不同位置， 两 束光同时进入光谱仪准直镜(11)后变成两束平行光再入射进入光栅(12)进 行分光， 分光完 进入光谱仪聚焦镜(13)被聚焦到CCD相机(14)的不同位置上， CCD相机(14)中的硅探测器将 两束光信号分别转 化成两个电信号， 并发送给终端设备显示吸 收光谱和参比光谱。 2.根据权利要求1所述的一体式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述光源(1)为光纤光 源， 波长范围为20 0‑1100nm。 3.根据权利要求2所述的一体式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述光源(1)经过光纤 后可输出聚焦光或者准直光束； 所述光源(1)经过光纤后输出发散光然后经过光源输出准 直光束时， 直接进入第一分束镜(3)后进行分光。 4.根据权利要求1所述的一体式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述第一分束镜(3)和 第二分束镜(8)为1:1分束镜， 波长范 围为200‑400nm； 所述第一分束镜(3)绕垂直于光轴的 方向旋转45 °进行分光； 所述第二分束镜(8)在绕垂直于光轴的方向旋转45 °的基础上再绕 光轴的方向旋转1 °至3°， 以分离参比光和吸 收光。 5.根据权利要求1所述的一体 式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述狭缝(10)的宽度为 50 μm， 长度为3m m， 参比光和吸 收光聚焦 在狭缝(10)上的距离为0.5 ‑2mm。 6.根据权利要求1所述的一体 式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述光栅(12)为闪耀 反 射光栅； 可以把 不同波长的光散射向不同方向。 7.根据权利要求1所述的一体式紫外分光光谱仪， 其特征在于， 所述CCD相机(14)为面 阵CCD相机， 可以将接受到的光子转化成电子， 通过设置分区域成像， 同时读取两条光谱信 息， 与终端设备和软件连接可实现光谱显示。 8.一种一体式紫外分光光谱系统， 其特征在于， 包括如权利要求1至7中任意一项所述 的一体式紫外分光光谱仪， 还包括： 终端设备； 所述终端设备与CCD相机(14)相连接以接收 电信号并进行光谱显示。 9.根据权利要求8所述的一体式紫外分光光谱系统， 其特征在于， 所述终端设备分不同 区域将口参比光和吸 收光读出并显示。 10.根据权利要求8所述的一体式紫外分光光谱系统， 其特征在于， 所述终端设备包括 集成在所述一体式紫外分光光谱仪上 的带计算及显示功能的终端设备， 或者， 所述终端设 备包括带显示及计算功能的外 部终端设备。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115078283 A 2一种一体式紫外分光 光谱仪及系统 技术领域 [0001]本发明涉及光分析仪器技 术领域， 具体涉及一种一体式紫外分光 光谱仪及系统。 背景技术 [0002]作为水环境监测工作中的一个重要内容， 水质监测能够准确、 及时、 全面地反映水 质的现状， 评价水质的发展趋势， 为后续的水污染控制工作奠定基础。 水质监测需要对多种 水质监测指标进行测定。 以硝酸盐为例， 硝酸盐是水质监测的指标之一， 硝酸盐浓度过高会 导致水体富营养化， 更重要的是， 低毒性的硝酸盐进入人体后可以被还原成高毒性的亚硝 酸盐， 从而对 人体健康造成潜在威胁， 如甲基血红蛋白血症(MetHb)、 胃癌和帕金森病等。 因 此， 实现硝酸盐/水质监测指标的准确定性定量分析 具有重要意 义。 [0003]目前对水质监测指标的测定多为现场采样实验室分析的方法， 主要用各种化学方 法测量， 虽然其具有较高的灵敏度， 但存在试剂毒性大、 测定时间长， 监测时间的不连续性、 水样易变质等问题。 其中， 有部 分指标的测定可以基于紫外 ‑可见分光光度法， 通过紫外 ‑可 见吸收光谱来表征 水质具有简单直接、 测定 速度快、 环保无污染、 无需化学 试剂等优点。 [0004]但传统的紫外可见光谱例如上海菁华756PC、 岛津UV ‑1780、 上海元析UV ‑9000等， 由于体积庞大、 操作复杂、 需交流供电、 携带不方便等原因， 在很多的场合 都收到了限制。 国 际上已经具有一些商品化的紫外光谱仪， 如美国海洋光学公司生产的usb400、 美国B&W  Tek 光谱仪、 爱万提斯Mini4096CL等， 光纤、 样 品池和光源等是分离的， 使用时需要现场进行组 装测试， 程序繁琐且测试时间长。 现有相似的专利： CN203191307U ‑便携式紫外可见光谱仪 一体机， 采用积分球的形式进行光的收集， 积分球需要定制价格较贵且该仪器测量液体 吸 收谱需要两台紫外可见光谱仪一体机， 一台作为辐射源， 一台作为光谱仪， 还需要一组通用 的石英比色皿， ， 测量吸光度需要先测一次参比光谱然后再测一次透射光谱， 检测时间长、 检测效率低。 目前， 尚未有一种能快速检测的小型一体式紫外分光 光谱仪。 发明内容 [0005]本发明针对现有技术的上述缺陷， 提供一种一体式紫外分光光谱仪及系统， 以解 决现有小 型紫外分光光谱仪零件集成化的问题、 测量次数多测量时间长的问题以及仪器尺 寸大和分辨 率之间矛盾的问题。 [0006]本发明采用如下技 术方案： [0007]一方面， 一种一体式紫外分光光谱仪， 包括： 光源、 光源准直镜、 第一分束镜、 参比 池、 第一平 面反射镜、 第二平面反射镜、 样品池、 第二分束镜、 狭缝前聚焦镜、 狭缝、 光谱仪准 直镜、 光栅、 光谱仪聚焦镜和C CD相机； [0008]从光源(1)发出发散光， 经过光源准直镜(2)以后成为平行光， 平行光进入第一分 束镜(3)后进行分光， 其中一束光经第二平面反射镜(6)反射进入进入样 品池(7)成为 吸收 光， 吸收光经过第二分束镜(8)透射之后进入狭缝前聚焦镜(9)被聚焦在狭缝(10)中心； 另 一束光进入参比池(4)成为参比光， 参比光经过第一平面反射镜(5)反射进入第二分束镜说　明　书 1/5 页 3 CN 115078283 A 3